JavaScript is currently disabled.Please enable it for a better experience of Jumi. Stora analoga problem när 180 nm passeras

Att krympa geometrierna mer kan skapa fler bekymmer än det löser

Tjänar vi någonting på att fortsätta krympa halvledartekniken? Och kan i så fall de analoga komponenterna hänga med?
Dessa två frågor sysselsatte åtskilliga talare på ISSCC-konferensen i San Francisco första veckan i februari, och svaren varierade beroende på vem som frågade. "The digital guys", med Intel i spetsen, menade att krympningen måste fortsätta och att problem var till för att övervinnas medan analogkonstruktörerna inte var lika roade av det perspektivet.

Bland annat framfördes åsikten under en paneldebatt att 180 nm-processer och en drivspänning på omkring 2 volt verkar ge den bästa balansen mellan analoga och digitala konstruktörers krav.

- Om vi går under 2 volt kan det bli omöjligt att klara specifikationerna för GSM-telefoner, konstaterade till exempel Asad Abidi, elektronikprofessor från Los Angeles.

Lew Counts, teknikchef på Analog Devices, hade också sina tvivel på Moore's lag.

- Den fungerar fortfarande i många analoga sammanhang, men det är uppenbart att den har slutat att fungera när det till exempel gäller att mäta strömstyrka, sade han.

Krympande kretsar och lägre spänning ställer till problem på flera sätt. Texas Instruments teknikchef Dennis Buss beskrev i sitt öppningstal en skymningsvärld "där MOSFET-switchar har blivit MOSFET-dimmers", det vill säga att det har blivit allt svårare att avgöra om strömmen genom en transistor kommer sig av att den är öppen eller om det handlar om krypströmmar genom en stängd transistor, något han kallar "elektrisk inkontinens".

Fokus på ledningar och brus

Ett annat problem är att ju mindre transistorerna blir, desto större betydelse får ledningarna på chipset. De är inte bara ledningar längre, de har både kapacitans och induktans som konstruktören måste ta hänsyn till. Något liknande gäller bruset: ju lägre drivspänning, desto svårare att få ett bra signal/brus-förhållande, vilket sätter gränser för analoga konstruktioner.

Intel demonstrerade ett sätt att komma tillrätta med läckströmmarna genom att reglera drivspänningen. Utgångspunkten är att man använder transistorer med relativt hög tröskelspänning (Vt), vilket ger låga läckströmmar. När kretsen är aktiv förstärks drivspänningen för att orka driva transistorerna, och i viloläge stängs regleringen av. På detta sätt hade Intel sänkt effektförbrukningen i en routerkrets med drygt 20 procent, till priset av 2 procent extra kretsyta.

Samma typ av reglering framhölls i ett annat Intelföredrag som en metod att förbättra processutbytet. Genom att anpassa regleringskurvorna individuellt till varje processor på en kiselskiva nåddes ett utbyte nära 100 procent, att jämföra med 50 procent utan reglering.

På minnesfronten stod flashminnestillverkarna för de intressanta nyheterna. Både Toshiba och Samsung presenterade kretsar på 1 Gbit vilket är nytt rekord för minnen som lagrar en bit per cell. Båda är av NAND-typ och de är tillverkade i 130 respektive 120 nm. Sid- och blockstorlekar har också fördubblats jämfört med tidigare generationer av flash, vilket snabbar upp både läsning och skrivning.

Intels och Ovonyx föredrag om Ovonic unified memory (OUM), som utnyttjar fasförändringar i amorfa, trögflytande material, lockade många åhörare men tekniken är inte färdig att tas i bruk på några år. Däremot har Samsung med flera gjort konkreta framsteg när det gäller FRAM - se artikeln här intill.

Bluetooth Sveriges bidrag

Ericssons lilla (5,5 mm2) radiokrets för Bluetooth, som även visades upp på Elektronikmässan i Stockholm i januari, var den enda "svenska" presentationen - dock framförd av folk från Ericsson i Holland.

Ett annat bluetoothframsteg noterades av kaliforniska Silicon Wave vars krets klarar direktkonvertering av radiosignal till digitala data. Den är konstruerad i 0,35 μm SOI BiCMOS och drar runt 40 mW.

Totalt samlade årets ISSCC omkring 3 000 deltagare. Under tre dagar hölls 172 föredrag, fördelade över ämnesområden som analog konstruktion, radiokommunikation, digitala kretsar och mikroelektromekanik. På www.isscc.org kan man tyvärr inte hitta dokumentationen men väl de avhandlade ämnena.

Lennart Pettersson

Prenumerera på Elektroniktidningens nyhetsbrev eller på vårt magasin.


MER LÄSNING:
 
KOMMENTARER
Kommentarer via Disqus

Rainer Raitasuo

Rainer
Raitasuo

+46(0)734-171099 rainer@etn.se
(sälj och marknads­föring)
Per Henricsson

Per
Henricsson
+46(0)734-171303 per@etn.se
(redaktion)

Jan Tångring

Jan
Tångring
+46(0)734-171309 jan@etn.se
(redaktion)